CN106784505A - 一种新能源汽车用铝合金电池箱体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新能源汽车用铝合金电池箱体及其制备方法；所述铝合金电池箱体包括若干个组合箱体和箱盖，所述组合箱体与所述箱盖之间通过位于所述组合箱体箱壁上的安装孔与螺栓配合组装，所述组合箱体为由底板和箱壁围成的一端敞口的结构，其中，所述底板上固设有若干个底部支撑梁，所述箱壁包括箱壁主体和位于箱壁主体顶端和底端的横筋，其中所述箱壁主体为内设空腔的平板结构，且所述空腔内设有加强筋。通过本发明的方法生产出的电池箱体具有重量轻、密封性好、散热效果佳、抗碰撞冲击力强的优点。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车制造领域，尤其是涉及一种新能源汽车用铝合金电池箱体及其制备方法。
背景技术
随着新能源电动汽车的发展，动力电池作为新能源车的核心零部件，其安全性直接影响到整车的安全性，纯电动汽车动力电池系统多布置在车身底板下方，有着较为残酷的安装环境，电池箱体作为动力电池的载体，对电池组安全工作和防护起着关键作用。它的安全性、可靠性和耐久性至关重要，决定着整车的性能。
国内现有技术中，传统的电池箱体采用钢板焊接和铸铝加工的方法。钢板电池箱普遍存在重量偏重、加工工艺复杂、导热系数低、密封性差、抗撞强度低等缺陷，无法实现汽车的轻量化；而铸铝工艺由于铸造流动性差，容易产生气孔、砂眼等铸造缺陷，废品率较高、表面粗糙度和耐腐蚀性差，不适合安全性。
现有技术的缺点:1、钢钣金箱体重，造成电池箱体的能效比低；2、钢钣金箱体的耐腐蚀性差，电池箱体易腐蚀；3、钢钣金电箱箱体的密封性差，会使电池箱体浸水使电池短路；4、铸铝工艺由于铸造流动性差，箱壁厚度不能设计的太薄，因此重量相对于挤压会较重；5、铸铝工艺模具费用高，研发成本较大，时间较长；6、铸铝工艺由于工艺本身的限制，容易产生气孔、砂眼等铸造缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种新能源汽车用铝合金组合箱体、利用上述组合箱体组合的电池箱体以及组合箱体的制备方法；通过这种方法生产出的电池箱体具有重量轻、密封性好、散热效果佳、抗碰撞冲击力强的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种新能源汽车用铝合金组合箱体，所述组合箱体为由底板和箱壁围成的一端敞口的结构，其中，所述底板上固设有若干个底部支撑梁，所述箱壁包括箱壁主体和位于箱壁主体顶端和底端的横筋，其中所述箱壁主体为内设空腔的平板结构，且所述空腔内设有加强筋。
进一步的，所述横筋包括位于箱壁主体顶端外侧的上横筋、位于箱壁主体底端外侧和内侧的下横筋。
进一步的，所述箱壁采用挤压工艺一体成型，且箱壁上表面开设有密封凹槽，下表面设有与所述底板结构匹配的阶梯型限位槽，用于焊接限位固定所述底板。
进一步的，位于箱壁主体底端内侧的下横筋上开设有连接孔，用于固定箱体内部的各种部件。
进一步的，位于所述箱壁主体顶端和底端外侧的上横筋和下横筋上均开设有若干安装孔，用于安装箱盖或所述组合箱体。
一种新能源汽车用铝合金电池箱体，包括若干个组合箱体和箱盖，所述组合箱体与所述箱盖之间通过位于所述组合箱体箱壁上的安装孔与螺栓配合组装，且所述组合箱体的密封凹槽内设有密封垫。
本发明还提供一种新能源汽车用铝合金组合箱体的制备方法，包括如下步骤：(1)通过挤压机挤压出带有空腔和横筋的箱壁；(2)将挤压好的箱壁型材进行定尺锯切成等截面箱壁型材；(3)对锯切后的箱壁型材进行热处理；(4)将箱壁、底板和底部支撑梁进行密封焊接组合在一起。
进一步的，权利要求7所述的新能源汽车用铝合金组合箱体的制备方法，其特征在于：所述热处理条件为160～170℃条件下进行8～10h的时效处理。
进一步的，所述焊接方式包括搅拌摩擦焊接和氩弧焊接，其中所述箱壁和底板之间采用搅拌摩擦焊接方式焊接，所述箱壁拼接处和底部支撑梁均利用氩弧焊方式连接。
进一步的，所述制备方法还包括对箱体安装面进行钻孔、攻丝的数控加工工序和表面处理工序。
相对于现有技术，本发明所述的新能源汽车用铝合金电池箱体具有以下优势：
1)电池箱体采用六系/五系铝合金，与采用钢钣金相比，减少了车身重量，使汽车可以获得更好的动力，并且降低油耗，实现了汽车的轻量化。
2)电池箱体采用六系/五系铝合金，耐蚀性好，铝的表面易自然产生一层致密牢固的AL2O3保护膜，能很好的保护基体不受腐蚀。
3)电池箱体4个箱壁采用铝合金挤压成型，与铸铝相比，避免了产生气泡、砂眼、废品率高等缺陷，提高了电池箱体的密封性和成品率。
4)电池箱体4个箱壁采用空腔等截面结构，中间设有加强筋；空腔断面铝合金型材减轻了箱体的重量，实现了汽车轻量化，又保证了箱壁的强度。
5)电池箱体4个箱壁采用铝合金挤压成型，结构简单，制备工艺简便，有利于规模化生产。
6)电池箱体4个箱壁采用空腔等截面结构，使得箱体的强度和钢度不低于钢钣金箱体，并且箱体重量减轻了一半。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的电池箱体的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的单个组合箱体的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的箱壁的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的箱壁底部与底板的连接结构示意图；
图5为本发明所述电池箱体与现有技术电池箱体的受力情况分析对比图。
附图标记说明：
1-箱壁；11-箱壁主体；12-外侧上横筋；13-外侧下横筋；14-内侧下横筋；15-密封凹槽；16-空腔；17-加强筋；18-阶梯型限位槽；19-连接孔；2-底板；3-底部支撑梁；4-箱盖；5-上组合箱体；6-中组合箱体；7-下组合箱体；8-电池；9-安装孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
本发明提供一种新能源汽车用铝合金电池箱体，如图1所示，包括上中下3个组合箱体和箱盖4，上中下组合箱体(5、6、7)与所述箱盖4之间通过位于所述组合箱体箱壁1上的安装孔9与螺栓配合组装，且所述组合箱体的密封凹槽15内设有密封垫，起到密封作用。
其中，如图2和4所示，所述组合箱体为由底板2和箱壁1围成的一端敞口的结构，底板2上固设有若干个底部支撑梁3，如图3所示，箱壁1包括箱壁主体11和位于箱壁主体顶端和底端的横筋，所述横筋包括位于箱壁主体顶端外侧的上横筋12、位于箱壁主体底端外侧下横筋13和内侧下横筋14，其中所述箱壁主体11为内设空腔16的平板结构，且所述空腔16内设有加强筋17。该结构中的上下横筋的设置加强了箱体的刚性，保证箱体受侧向力时不容易弯曲；空腔断面铝合金型材结构的箱壁主体不仅减轻了箱体的重量，增加了箱壁的表面积，提高了散热效果，同时能够吸收侧向的撞击，保护内部的电池；除此以外，箱壁主体中间设有的加强筋17也保证了箱壁的强度。
优选的，在工艺上，整个箱壁采用挤压工艺一体成型，且箱壁上表面(即在上横筋的上表面)开设有密封凹槽，在组合箱体上安装箱盖、组合箱体或其他部件时嵌入密封垫起到密封效果；下表面设有与所述底板结构匹配的阶梯型限位槽18，如图3和4所示，阶梯处为底板嵌入的位置，在进行焊接时将底面朝上进行焊接，阶梯处正上方的实体区用于支撑焊缝，防止焊接过程中的塌陷，该结构可以更好的用于焊接固定所述底板2。
同时位于箱壁主体底端内侧的下横筋上开设有连接孔19，用于固定箱体内部的各种部件，例如电池8等部件；位于所述箱壁主体顶端和底端外侧的上下横筋上均开设有若干安装孔9，所述安装孔9与螺栓配合用于安装箱盖4(本实施例中的上组合箱体的安装孔用于安装箱盖4)或组合箱体之间堆叠时用于连接固定组成整个电池箱体。
本实施例中的铝合金电池箱体的制备步骤包括：
1、挤压：采用六系铝合金铝合金(6005或6082)通过挤压机挤压出空腔等截面箱壁型材；
2、锯切：将挤压好的空腔等截面箱壁型材进行定尺锯切，锯切到所需长度；
3、时效处理：对锯切后的型材进行热处理，热处理条件为160～170℃条件下进行8～10h的时效处理；
4、搅拌摩擦焊接：将焊接好的箱壁和底部支撑梁与底板(底板采用轧制五系/六系铝板)用搅拌摩擦焊板与箱壁焊接，在进行焊接时将底面朝上进行焊接，阶梯处正上方的实体区用于支撑焊缝，防止焊接过程中的塌陷，该结构可以更好的用于焊接固定所述底板2；
5、氩弧焊接：将箱壁1至4和底部支撑梁利用焊接机器人进行熔焊连接在一起；
6、数控加工：利用CNC数控机床加工箱体安装面，进行钻孔、攻丝加工；
7、表面处理：将加工完的箱体进行表面处理，防止表面氧化，腐蚀；
8、组合安装：将经步骤1～7得到的组合箱体通过螺栓固定组合安装形成目标电池箱体。
采用本方法制备的箱壁的性能参数检测如下：
| 分类 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 伸长率(％) | 工艺 |
| 6005 | 270 | 231 | 11.8 | 160℃，10小时 |
| 6082 | 323 | 304 | 9.2 | 170℃，8小时 |
通过上述数据可以得出，本发明的电池箱体的4个箱壁采用空腔+加强筋的设计，不仅轻了箱体的重量，实现了汽车轻量化，又保证了箱壁的强度；使得该电池箱体在受到侧向撞击力时能通过材料的形变吸收动能(加强筋变形，吸收动能)，从而达到保护箱体内部电池的作用，而相对于本发明的电池箱体实心的结构则会把撞击的动能直接传递到箱体内部，很有可能损坏电池，如图5中所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新能源汽车用铝合金组合箱体，其特征在于：所述组合箱体为由底板和箱壁围成的一端敞口的结构，其中，所述底板上固设有若干个底部支撑梁，所述箱壁包括箱壁主体和位于箱壁主体顶端和底端的横筋，其中所述箱壁主体为内设空腔的平板结构，且所述空腔内设有加强筋。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车用铝合金组合箱体，其特征在于：所述横筋包括位于箱壁主体顶端外侧的上横筋、位于箱壁主体底端外侧和内侧的下横筋。
3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用铝合金组合箱体，其特征在于：所述箱壁采用挤压工艺一体成型，且箱壁上表面开设有密封凹槽，下表面设有与所述底板结构匹配的阶梯型限位槽，用于焊接限位固定所述底板。
4.根据权利要求2所述的新能源汽车用铝合金组合箱体，其特征在于：位于箱壁主体底端内侧的下横筋上开设有连接孔，用于固定箱体内部的各种部件。
5.根据权利要求2所述的新能源汽车用铝合金组合箱体，其特征在于：位于所述箱壁主体顶端和底端外侧的上横筋和下横筋上均开设有若干安装孔，用于安装箱盖或所述组合箱体。
6.一种新能源汽车用铝合金电池箱体，其特征在于：包括若干个组合箱体和箱盖，所述组合箱体与所述箱盖之间通过位于所述组合箱体箱壁上的安装孔与螺栓配合组装，且所述组合箱体的密封凹槽内设有密封垫。
7.根据权利要求1所述的新能源汽车用铝合金组合箱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过挤压机挤压出带有空腔和横筋的箱壁；(2)将挤压好的箱壁型材进行定尺锯切成等截面箱壁型材；(3)对锯切后的箱壁型材进行热处理；(4)将箱壁、底板和底部支撑梁进行密封焊接组合在一起。
8.根据权利要求7所述的新能源汽车用铝合金组合箱体的制备方法，其特征在于：所述热处理条件为160～170℃条件下进行8～10h的时效处理。
9.根据权利要求7所述的新能源汽车用铝合金组合箱体的制备方法，其特征在于：所述焊接方式包括搅拌摩擦焊接和氩弧焊接，其中所述箱壁和底板之间采用搅拌摩擦焊接方式焊接，所述箱壁拼接处和底部支撑梁均利用氩弧焊方式连接。
10.根据权利要求7所述的新能源汽车用铝合金组合箱体的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括对箱体安装面进行钻孔、攻丝的数控加工工序和表面处理工序。
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